JP3775136B2 - 挟み込み検出装置及び開閉装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開口部と前記開口部を開閉する開閉部との間への物体の挟み込みを検出する挟み込み検出装置および開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の挟み込み検出装置は、例えば特開平１０−１１６６９号公報や特開平１１−１０５９８号公報に開示されているものがある。これらは自動車のパワーウインドウでの挟み込みを検出するために感圧手段を窓枠に配設したもので、感圧手段は圧電材としてポリフッ化ビニリデンを用いた圧電センサを使用していた。そして、窓ガラス上昇時に窓枠と窓ガラスとの間に物体が挟み込まれると、物体の接触により圧電センサが変形を受け、その際に発生する圧電センサの出力信号に基づいて挟み込みを検出していた。
【０００３】
また、上記のような圧力検出型の圧電センサとして、ゴム系の有機高分子にＰｂＴｉＯ３、ＰＺＴよりなる圧電セラミック粉末を分散してなる複合圧電材料は公知である。しかしながら、加工が可能で実用的な圧電性を得る為には、圧電セラミック粉末を有機高分子に多量に均一分散するのに、ニーダ、ロール、混練押出機などで機械的・物理的な手段が用いられていた。特に、有機高分子が非晶質性高分子を用いた場合、複雑な加硫工程を必要としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の挟み込み検出装置は、自動車の窓枠近傍の温度が８０℃〜１００℃以上の高温になると、圧電材のポリフッ化ビニリデンの分極温度が１００℃前後であるため、圧電材が脱分極を起こして感度低下し、挟み込みを検出できないといった課題があった。
【０００５】
また、従来の圧電セラミック粉末を非晶質性高分子に混合した組成物は、加工性は比較的容易である反面、非架橋で用いた場合機械強度が弱く、また塑性流動を起こし、形状安定性に欠けるという課題を有していた。また、たとえ架橋した場合であっても、耐屈曲抵抗が劣り、十分な機械強度が得られないという課題も有していた。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、高温でも感度低下がなく、かつ、加硫という煩雑な製造プロセスが不要な圧電センサを有した挟み込み検出装置および開閉装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、挟み込みを検出するための圧電センサが、非晶質塩素化ポリエチレンと結晶性塩素化ポリエチレンと圧電セラミック粉体とを均一に混合した混合組成物からなる複合圧電体層と、前記複合圧電体層を挟む複数の電極とを有し、前記圧電センサは弾性体を介して前記開口部と前記開閉部の少なくとも一方に配設され、前記弾性体は中空部と前記中空部の側壁部分に設けられた屈曲部とを備えることにより、前記開口部と前記開閉部との間へ物体が挟みこまれる際に前記圧電センサの変形量を増大させることを特徴としたものである。上記手段により８０℃〜１００℃以上の高温でも感度低下がなく、低温かつ、加硫という煩雑な製造プロセスが不要な圧電センサを有した挟み込み検出装置および開閉装置を提供することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために請求項１の発明は、挟み込みを検出するための圧電センサが、非晶質塩素化ポリエチレンと結晶性塩素化ポリエチレンと圧電セラミック粉体とを均一に混合した混合組成物からなる複合圧電体層と、前記複合圧電体層を挟む複数の電極とを有し、前記圧電センサは弾性体を介して前記開口部と前記開閉部の少なくとも一方に配設され、前記弾性体は中空部と前記中空部の側壁部分に設けられた屈曲部とを備えることにより、前記開口部と前記開閉部との間へ物体が挟みこまれる際に前記圧電センサの変形量を増大させることを特徴とした構成であるので、圧電センサが８０℃〜１００℃以上の高温でも感度低下がなく、かつ、加硫という煩雑な製造プロセスが不要となり、信頼性と実用性の高い挟み込み検出装置および開閉装置を提供することができる。
さらに、圧電センサは弾性体を介して前記開口部と前記開閉部の少なくとも一方に配設され、前記弾性体は中空部と前記中空部の側壁部分に設けられた屈曲部とを備えることにより、開口部と開閉部との間に物体が挟み込まれる際に弾性体により圧電センサの変形量が増大するので、圧電センサの出力信号が大きくなり挟み込みを検出しやすくなる。
また請求項２の発明は、請求項１記載の挟み込み検出装置を備え、判定手段の出力信号
に基づき挟み込み判定時には挟み込みを解除するよう開閉部の開閉動作を制御する制御手段を有したもので、不要な挟み込みを防止することができる。
【０００９】
また請求項３の発明は、開閉部が自動車のパワーウィンドウ、電動サンルーフ、電動ドアの少なくとも１つであるもので、パワーウィンドウ、電動サンルーフ、電動ドアでの不要な挟み込みを防止することができる。
【００１０】
また請求項４の発明は、開閉部が列車、飛行機、建物の自動ドアであるもので、自動ドアでの不要な挟み込みを防止することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１から図６を参照して説明する。
【００１２】
（実施例１）
実施例１の発明を図１から図８を参照して説明する。
【００１３】
図１は実施例１の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の外観図で、自動車のパワーウインドウに適用した場合を示している。図２は図１のＡ−Ａ′位置における断面構成図である。図２では図面右側が車室内側、左側が車外側である。
【００１４】
先ず、本発明の実施例１の挟み込み検出装置の構成は以下の通りである。図１より、１は開口部としての窓枠、２は開閉部としての窓ガラスである。窓枠１の周縁部には圧電センサ３が配設されている。４は圧電センサ３の出力信号に基づき窓枠１と窓ガラス２の間への物体の挟み込みを判定する判定手段である。
【００１５】
また、本発明の実施例１の開閉装置は上記の挟み込み検出装置と窓ガラス２を開閉させるパワーウインドウ駆動装置５、パワーウインドウ駆動装置５を制御する制御手段１０から成る。ここで、パワーウインドウ駆動装置５はモータ６、ワイヤ７、窓ガラス２の支持具８、ガイド９等から成る。モータ６によりワイヤ７を動かし、ワイヤ７と連結された支持具８をガイド９に沿って上下させることにより窓ガラス２を開閉する構造となっている。尚、パワーウインドウ駆動装置５は上記のようなワイヤを用いた方式に限定するものではなく、他の方式でもよい。制御手段１０はモータ６と一体化してもよい。
【００１６】
図２に示すように、窓枠１はガラスシール１１を有している。圧電センサ３はゴムや発泡樹脂部材等の弾性体１２中に挿入されていて、弾性体１２を介して窓枠１に配設されている。弾性体１２に使用されるゴムは、耐熱性、耐寒性を考慮して選定し、具体的には−３０℃〜８５℃で可撓性の低下が少ないものを選定することが好ましい。このようなゴムとして、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、シリコンゴム（Ｓｉ）等を用いればよい。弾性体１２は中空部１３を有している。図３は圧電センサ３と弾性体１２の斜視図で、圧電センサ３は弾性体１２中に配設されている。弾性体１２は両面テープや接着剤により窓枠１に固定される。他の固定方法としてくさび型のクリップにより弾性体１２を窓枠１に固定したり、窓枠１に溝部を設けて溝部に弾性体１２をはめ込んで固定してもよく、両面テープや接着剤での固定に比べてより効率的である。
【００１７】
尚、米国の法規制ＦＭＶＳＳ１６では、直径が最低４mmの堅牢な棒を使用して挟み込みの評価を行うことになっており、直径４mmの棒がどのような方向から挟み込まれても圧電センサ３により挟み込みを検出することが望ましい。従って、窓ガラス２が弾性体１２に接触しない範囲で窓ガラス２と弾性体１２との距離（図２中のｘ）をなるべく短くできるように弾性体１２を窓枠１に配設する必要がある。窓ガラス２の装着ばらつきや振動によるぶれを考慮すれば、ｘが３mm〜５mmになるよう弾性体１２を窓枠１に配設することが好ましく、これにより直径４mmの棒の挟み込みを検出可能となる。
【００１８】
図４は圧電センサ３の外観図である。圧電センサ３は圧電材としての複合圧電体層１４と、複合圧電体層１４を挟む複数の電極としての中心電極１５及び外側電極１６と、保護用の被覆層１７とを同心円状に積層して成形したケーブル状の圧電センサである。圧電センサ３は以下の工程により製造される。最初に、塩素化ポリエチレンシートと（４０〜７０）vol%の圧電セラミック（ここでは、チタン酸ジルコン酸鉛）粉末がロール法によりシート状に均一に混合される。このシートを細かくペレット状に切断した後、これらのペレットは中心電極１５と共に連続的に押し出されて複合圧電層１４を形成する。それから、外側電極１６が複合圧電体層１４の周囲に巻きつけられる。電極１６を取り巻いて被覆層１７も連続的に押し出される。最後に、複合圧電層１４を分極するために、中心電極１５と外側電極１６の間に（５〜１０）kV/mmの直流高電圧が印加される。
【００１９】
上記塩素化ポリエチレンシートには、非晶質塩素化ポリエチレンと結晶性塩素化ポリエチレンの混合物を用いる。この場合、押し出しの加工性、可撓性、圧電特性等を考慮して、分子量６万〜１５万の非晶質塩素化ポリエチレンを７５wt%、結晶化度（１５〜２５）％で分子量２０万〜４０万の結晶性塩素化ポリエチレンを２５wt%混合した塩素化ポリエチレンが好ましいことが実験的に見出された。この混合塩素化ポリエチレンは圧電セラミック粉末を約７０vol%まで含むことができる。
【００２０】
この混合塩素化ポリエチレンに圧電セラミック粉体を添加するとき、前もって圧電セラミック粉体をチタン・カップリング剤の溶液に浸漬・乾燥することが好ましい。この処理により、圧電セラミック粉体表面が、チタン・カップリング剤に含まれる親水基と疎水基で覆われる。親水基は圧電セラミック粉体同志の凝集を防止し、また、疎水基は混合塩素化ポリエチレンと圧電セラミック粉体との濡れ性を増加する。この結果、圧電セラミック粉体は混合塩素化ポリエチレン中に均一に、最大７０vol%まで多量に添加することができる。上記チタン・カップリング剤溶液中の浸漬に代えて、混合塩素化ポリエチレンと圧電セラミック粉体のロール時にチタン・カップリング剤を添加することにより、上記と同じ効果の得られることが見出された。この処理は、特別にチタン・カップリング剤溶液中の浸漬処理を必要としない点で優れている。
【００２１】
中心電極１５は通常の金属単線導線を用いてもよいが、ここでは絶縁性高分子繊維１８の周囲に金属コイル１９を巻いた電極を用いている。絶縁性高分子繊維１８と金属コイル１９としては、電気毛布において商業的に用いられているポリエステル繊維と銀を５wt%含む銅合金がそれぞれ好ましい。
【００２２】
外側電極１６は高分子層の上に金属膜の接着された帯状電極を用い、これを複合圧電体層１４の周囲に巻きつけた構成としている。そして、高分子層としてはポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）を用い、この上にアルミニウム膜を接着した電極は、１２０℃で高い熱的安定性を有するとともに商業的にも量産されているので、外側電極１６として好ましい。この電極を判定手段４に接続する際にはアルミニウム膜を半田付けすることが困難なため、例えばカシメやハトメにより接続する。また、外側電極１６のアルミニウム膜の回りに金属単線コイルや金属編線を巻き付けてアルミニウム膜と導通をとり、金属単線コイルや金属編線を判定手段４に半田付けする構成としてもよく、半田付けが可能となるので作業の効率化が図れる。尚、圧電センサ３を外部環境の電気的雑音からシールドするために、外側電極１６は部分的に重なるようにして複合圧電体層１４の周囲に巻きつけることが好ましい。
【００２３】
被覆層１７としては、ウレタン、ポリエチレン、塩化ビニールなどの適切な弾性の高分子材料が用いられる。
【００２４】
図５は圧電センサ３、弾性体１２、及び判定手段４の位置関係を示す構成図である。図５に示すように、圧電センサ３はその一端を判定手段４に直接接続していて、圧電センサ３と判定手段４とは一体化されている。これにより、圧電センサ３と判定手段４とを接続するケーブル等が不要となり、合理化できる。また、圧電センサ３の窓枠１以外の場所での引き回しが短くなるので、圧電センサ３が挟み込み以外の不要な振動の影響を受けることがなく、挟み込みの誤検出を防止できる。判定手段４はドアの内張り部２０の内側に配設されている。圧電センサ３と弾性体１２が内張り部２０と接する部分には、内張り部２０のびびりや車体から内張り部２０を介して圧電センサ３に不要な振動が伝達しないよう振動吸収部材を配設してもよい。
【００２５】
図６は実施例１の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置のブロック図である。図６より、圧電センサ３の一端は判定手段４に直接接続され、圧電センサ３の中心電極１５は検出信号端子２１に接続され、圧電センサ３の外側電極１６は電圧値Ｖ０の基準電位端子２２に接続されている。２３は入力抵抗、２４はインピーダンス変換用のＦＥＴ、２５はＦＥＴ３２の出力信号Ｖに基づき挟み込みを判定する判定部である。２６は圧電センサ３の断線・短絡を検出するための第１の抵抗体、２７は電圧値Ｖｃの電源、２８は圧電センサ３の断線・短絡を検出するための第２の抵抗体である。入力抵抗２３、第１の抵抗体２６、第２の抵抗体２８の抵抗値はそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３とし、複合圧電体層１４の絶縁抵抗よりも小さな値に選定されている。第２の抵抗体２８は、圧電センサ３と判定手段４とが接続される側とは反対側の圧電センサ３の端部２９において、中心電極１５と外側電極１６との間に接続されている。尚、端部２９はモールド材等により絶縁保護加工されている。上述したＦＥＴを用いた回路の代わりにチャージアンプ回路を用いてもよい。外来の電気的ノイズを除去するため判定手段４はシールド部材で全体を覆って電気的にシールドすることが好ましい。また、判定手段４の入出力部に貫通コンデンサやＥＭＩフィルタ等を付加して強電界対策を行ってもよい。また弾性体１２を導電ゴム等の可撓性シールド部材で構成し圧電センサ３のシールドを行ってもよい。
【００２６】
次に作用について説明する。上述したように圧電センサ３の複合圧電体層１４の原料として、非晶質塩素化ポリエチレンと結晶性塩素化ポリエチレンの混合物が用いられるが、非晶質塩素化ポリエチレンのみを用いると、約８０vol%までの圧電セラミック粉体が添加でき、このペレットは容易に押出しできる。押出された複合圧電体層１４も優れた可撓性を有する。しかし、この複合圧電体層１４は剛性が小さいために、約８０℃以上で変形し易い点で実用的でない。１２０℃でもほとんど変形しないほどの十分な剛性をこの複合圧電体層１４に付与するためには、加硫が必要である。他方、結晶性塩素化ポリエチレンのみを用いると、この複合圧電体層１４は１２０℃でもほとんど変形しないほどの十分な剛性を有するので、加硫を必要としないが、押出しが困難である。また、圧電セラミック粉体は約４０vol%までしか添加できない。本発明の圧電センサ３は、非晶質塩素化ポリエチレンと結晶性塩素化ポリエチレンと圧電セラミック粉体とを含む混合組成物からなる複合圧電体層１４を有し、複合圧電体層１４は非晶質塩素化ポリエチレンの有する可撓性と結晶性塩素化ポリエチレンの有する高温耐久性といった、両者の利点を併せ持ち、１２０℃で１０００時間以上動作できる。また、本発明の圧電センサ３は、一般の合成ゴムの製造に必要な加硫工程は不要である。
【００２７】
また、図７に示すように窓枠１と窓ガラス２の間に物体Ｍが挟み込まれると弾性体１２が物体Ｍと接触して弾性体１２が圧縮され、中空部１３が押しつぶされる。これにより圧電センサ３は大きく変形する。
【００２８】
図８はこの際のＦＥＴ２４の出力信号Ｖ、判定手段４の判定出力Ｊ、モータ６への印加
電圧Ｖmを示す特性図である。時刻ｔ１でモータ６に＋Ｖｄの電圧を印加して窓ガラス２を上昇させる。上記のように挟み込みが起こると圧電センサ３からは圧電効果により圧電センサ３の変形の加速度に応じた信号（図８の基準電位Ｖ０より大きな信号成分）が出力される。この際、単に圧電センサ３を窓枠１に配設した構成であれば、窓枠１が剛体であるので挟み込みの際の圧電センサ３の変形はわずかであるが、本実施例の場合は図２のように圧電センサ３が弾性体１２を介して窓枠１に配設され、さらに弾性体１２は中空部１３を有している。これにより、挟み込みの際に弾性体１２が圧縮されて圧電センサ３の変形量が増大し、同時に中空部１３も押しつぶされて圧電センサ３の変形量がさらに増大する。また、環境温度が０℃以下となる低温環境下では、弾性体１２が硬化して圧電センサ３の変形量が低下する場合があるが、本実施例１では中空部１３が押しつぶされることにより、圧電センサ３の変形量の低下が抑制される。このように圧電センサ３は大きな変形量が得られ、変形量の２次微分値である加速度も大きくなり、結果として圧電センサ３の出力信号も大きくなる。これにより、本来の挟み込み時の信号成分と外来振動や電気的ノイズによる信号成分との判別がつき易くなる。
【００２９】
判定手段４はＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０以上ならば挟み込みが生じたと判定し、時刻ｔ０で判定出力としてＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏのバルス信号を出力する。制御手段１０ではこのパルス信号があるとモータ６への＋Ｖｄの電圧印加を停止し、−Ｖｄの電圧を一定時間印加して窓ガラス２を一定量下降させ、挟み込みを解除する。尚、挟み込みを解除する際、圧電センサ３からは変形が復元する加速度に応じた信号（図８の基準電位Ｖ０より小さな信号成分）が出力される。
【００３０】
挟み込みの際、ＶがＶ０より大となるか小となるかは、圧電センサ３の屈曲方向や分極方向、電極の割付け（どちらを基準電位とするか）、圧電センサ３の支持方向により変わるが、判定手段４ではＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜に基づき挟み込みを判定しているので、ＶのＶ０に対する大小によらず挟み込みを判定することができる。
【００３１】
また、圧電センサ３の中心電極１５及び外側電極１６に断線・短絡がなく正常な場合は、入力抵抗２３と第１の抵抗体２６との間の電圧Ｖ１は電源電圧Ｖｃと基準電位Ｖ０に対してＲ１、Ｒ２、Ｒ３の分圧値となる。ここで、圧電センサ３の中心電極１５又は外側電極１６が断線すると、等価的には検出信号端子２１又は基準信号端子２２がオープンとなるので、Ｖ１はＲ１とＲ２の分圧値となる。中心電極１５と外側電極１６が短絡すると、等価的には検出信号端子２１と基準信号端子２２が短絡することになるので、Ｖ１はＶ０に等しくなる。このようにして判定部２５ではＶ１に基いて圧電センサ３の中心電極１５と外側電極１６の断線や短絡を検出することができる。
【００３２】
上記作用により、圧電センサが非晶質塩素化ポリエチレンと結晶性塩素化ポリエチレンと圧電セラミック粉体とを含む混合組成物からなる複合圧電体層を有した圧電センサからなり、非晶質塩素化ポリエチレンの有する可撓性と結晶性塩素化ポリエチレンの有する高温耐久性とを併せ持つ上、加硫工程が不要なので、圧電センサが８０℃〜１００℃以上の高温でも感度低下がなく、かつ、加硫という煩雑な製造プロセスが不要となり、信頼性と実用性の高い挟み込み検出装置および開閉装置を提供することができる。
【００３３】
また、開口部と開閉部との間に物体が挟み込まれる際に弾性体により圧電センサの変形量が増大するので、圧電センサの出力信号が大きくなり挟み込みを検出しやすくなる。
【００３４】
また、弾性体が備えた中空部により挟み込みの際の圧電センサの変形量を増大するので、圧電センサの出力信号がさらに大きくなり挟み込みをさらに検出しやすくなる。
【００３５】
また、判定手段の出力信号に基づき挟み込み判定時には挟み込みを解除するので、不要な挟み込みを防止することができる開閉装置を提供することができる。
【００３６】
尚、圧電センサ３を途中で折り返して往復させて窓枠１に配設し、圧電センサ３の両端を判定手段４に直接接続する構成としてもよく、圧電センサ３による感知領域が拡大するので挟み込み検出がし易くなる。また、判定手段４で圧電センサ３の中心電極１５又は外側電極１６いずれかの両端から各々の電極の導通の有無を検出したり、電極相互の短絡を検出して圧電センサ３の断線や短絡を判定することができ、信頼性が向上する。さらに、実施例１のような圧電センサ３の端部２９での絶縁保護加工が不必要となるので、製造上の効率化が図れる。
【００３７】
（実施例２）
実施例２の発明を図９を参照して説明する。図９は実施例２の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図である。断面位置は図１のＡ−Ａ′位置と同じである。本実施例２では圧電センサ３が窓枠１の下部と実施例１のガラスシール１１が配設された位置に弾性体１２を介して配設されていて、弾性体１２の一部がガラスシール１１を兼用した構成となっている。この構成により、車室内側と車外側の双方からの物体の挟み込みを検出することができ、検出範囲をさらに拡大することができる。
【００３８】
（実施例３）
実施例３の発明を図１０を参照して説明する。図１０は実施例３の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図である。断面位置は図１のＡ−Ａ′位置と同じである。図１０に示したように、本実施例３では窓枠１の車外側にサイドバイザ３０が固定されている。そして、圧電センサ３及び弾性体１２の一部が、サイドバイザ３０の先端Ｐ１と窓枠１の車室内側下端Ｐ２を通る直線Ｌ１よりも下に位置するように窓枠１に配設されている。
【００３９】
上記構成により、図１０に示したように、物体Ｍがサイドバイザ３０と窓ガラス２との間に挟み込まれると、圧電センサ３及び弾性体１２の一部が直線Ｌ１よりも下に位置するように窓枠１に配設されているので、物体Ｍにより弾性体１２が圧縮され、中空部１３が押しつぶされ、圧電センサ３が大きく変形する。これにより実施例１と同様な手順で挟み込みを判定でき、窓ガラス２を逆転する。このように、サイドバイザが装着された窓枠であっても挟み込みを検出でき、不要な挟み込みを防止することができる。
【００４０】
（実施例４）
実施例４の発明を図１１を参照して説明する。図１１は実施例４の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図である。断面位置は図１のＡ−Ａ′位置と同じである。図１１に示したように、本実施例４も実施例３と同様に窓枠１の車外側にサイドバイザ３０が固定されており、圧電センサ３及び弾性体１２の一部が直線Ｌ１よりも下に位置するように窓枠１に配設されている。さらに、サイドバイザ３０の窓枠１への取付け部と窓枠１との間に圧電センサ３ｃが弾性体３１と共に配設され、サイドバイザ３０の先端部にも圧電センサ３ｄが弾性体３２を介して配設されている。
【００４１】
上記構成により、物体Ｍが弾性体１２に接触しない状態でサイドバイザ３０と窓ガラス２との間に挟み込まれる場合があっても、サイドバイザ３０に印加される押圧変化を圧電センサ３ｃ、３ｄの少なくとも一つにより検出して挟み込みを判定することができ、不要な挟み込みを防止することができる。
【００４２】
（実施例５）
実施例５の発明を図１２を参照して説明する。図１２は実施例５の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図である。断面位置は図１のＡ−Ａ′位置と同じである。図１２に示したように、本実施例５では窓ガラス２の先端部に沿って圧電センサ３が弾性体３３を介して窓ガラス２に配設されている。弾性体３３を窓ガラス２に強固に固定するため、窓ガラス２の先端部に溝部３４を設けて弾性体３３を配設している。
【００４３】
上記構成により、物体Ｍが窓枠１と窓ガラス２との間に挿入された場合、窓ガラス２が上昇して物体Ｍが窓枠１と窓ガラス２との間に挟み込まれると、圧電センサ１が物体Ｍにより押圧されて変形し、実施例１と同様な手順で挟み込みを判定することができる。また、窓ガラス２が上昇して物体Ｍが窓枠１と窓ガラス２との間に挟み込まれる以前に物体Ｍが弾性体３３に接触しても、圧電センサ１が物体Ｍにより押圧されて変形し、実施例１と同様な手順で挟み込みを判定することができる。従って、本実施例５によれば、窓ガラス２側に圧電センサ３が配設されているので、物体Ｍが挟み込まれる以前に窓ガラス２を反転させて不要な挟み込みを防止することができ、実施例１よりも挟み込みによる物体の損傷を低減できる。また、実施例３、４のようにサイドバイザが装着されていても圧電センサ３の位置を工夫したり、サイドバイザ側に圧電センサを配設したりする必要がなく、構成が簡単になる。
【００４４】
尚、実施例５では窓ガラス２が全閉した際にも閉止による押圧により圧電センサ３から挟み込みと同様な信号が出力されるが、例えばモータ６の回転数をホール素子等で検出して窓ガラス２の位置を判定し、全閉直前の一定距離以内に窓ガラス２の先端部が入ると、挟み込み検出を行わないような構成とすればよい。
【００４５】
（実施例６）
実施例６の発明を図１３を参照して説明する。図１３は実施例６の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図である。断面位置は図１のＡ−Ａ′位置と同じである。図１３に示したように、本実施例６では窓ガラス２と窓ガラス２の支持具８との間に圧電センサ３を弾性体３５を介して配設した構成としてある。窓ガラス２は弾性体３５に差し込んで複数のリベット３６により固定されていて、支持具８に弾性保持される構成になっている。尚、この弾性保持の構成は図１３に示す構成に限定されるものではなく、物体の挟み込み時に窓ガラス２の先端部に印加される押圧により、窓ガラス２の支持具８との間に配設された圧電センサ３が変形するような他の構成であってもよい。
【００４６】
上記構成により、物体が窓枠１と窓ガラス２との間に挟み込まれたり、窓ガラス２の先端部に接触すると、窓ガラス２の先端部に印加される押圧により圧電センサ３が変形し、実施例１と同様な手順で挟み込みを判定する。本実施例６によれば、実施例５のように窓ガラス２の先端部に溝部３４を設けること無しに挟み込みや物体の窓ガラス２への接触を検出して、不要な挟み込みを防止することができる。また、窓枠１や窓ガラス２の先端部に圧電センサ３を配設する必要がなく、見栄えや視界がよい。
【００４７】
（実施例７）
実施例７の発明を図１４を参照して説明する。図１４は実施例７の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図である。断面位置は図１のＡ−Ａ′位置と同じである。図１４に示したように、本実施例７では弾性体１２が屈曲部３６を有している。この構成により、物体が挟み込まれると押圧により屈曲部３６が屈曲して圧電センサ３の変形量が増大するので、圧電センサ３の出力信号がさらに大きくなり挟み込みをさらに検出しやすくなる。また、環境温度が０℃以下となる低温環境下では、弾性体１２が硬化して圧電センサ３の変形量が低下する場合があるが、本実施例１では屈曲部３６が屈曲することにより、圧電センサ３の変形量の低下が抑制される。
【００４８】
（実施例８）
実施例８の発明を図１５を参照して説明する。図１５は実施例８の発明の挟み込み検出
装置及び開閉装置の外観図である。図１５に示したように、本実施例８では、圧電センサ３を窓枠１に沿って一周させて両端を判定手段４に接続する構成としている。図１５の領域Ｓに示したように、車種により窓ガラス２が閉じる際に窓枠１の側壁側と窓ガラス２の間に隙間が生じながら全閉してゆくドアがあるが、本実施例８によれば領域Ｓで物体の挟み込みがあっても挟み込みを検出することができ、圧電センサ３が配設されている窓枠１の全周にわたって挟み込みを検出できるので挟み込み検出の信頼性が向上する。
【００４９】
（実施例９）
実施例９の発明を図１６を参照して説明する。図１６は実施例９の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の外観図である。図１６に示したように、本実施例９では開閉部が自動車の電動サンルーフ２ａで、電動サンルーフ２ａの枠部１ａと電動サンルーフ２ａの先端部との少なくとも一方に圧電センサ３ｅ、３ｆを配設した構成としてある。この構成により、電動サンルーフ２ａと枠部１ａとの間への物体の挟み込みを圧電センサ３ｅ、３ｆにより検出することができる。
【００５０】
また、図１６に示したように、開閉部が自動車のスライド式の電動ドア２ｂで、電動ドア２ｂの枠部１ｂと電動ドア２ｂの先端部との少なくとも一方に圧電センサ３ｇ、３ｈを配設した構成としてもよく、電動ドア２ｂと枠部１ｂとの間への物体の挟み込みを圧電センサ３ｇ、３ｈにより検出することができる。
【００５１】
（実施例１０）
実施例１０の発明を図１７を参照して説明する。図１７は実施例１０の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の外観図である。図１７に示したように、開閉部が電車の自動ドア２ｃで、自動ドア２ｃの枠部１ｃと自動ドア２ｃの先端部との少なくとも一方に圧電センサ３ｉ、３ｊを配設した構成としてもよく、自動ドア２ｃと枠部１ｃとの間への物体の挟み込みを圧電センサ３により検出することができる。
【００５２】
尚、同様な構成を飛行機や建物の自動ドアに適用したり、ガレージや店舗等の電動シャッターに適用してもよい。この場合、圧電センサは開口部と開閉部の少なくとも一方に配設すればよく、自動ドアや電動シャッターでの挟み込みを検出し、不要な挟み込みを防止することができる。
【００５３】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、請求項１の発明によれば、挟み込みを検出するための圧電センサが、非晶質塩素化ポリエチレンと結晶性塩素化ポリエチレンと圧電セラミック粉体とを均一に混合した混合組成物からなる複合圧電体層と、前記複合圧電体層を挟む複数の電極とを有し、前記圧電センサは弾性体を介して前記開口部と前記開閉部の少なくとも一方に配設され、前記弾性体は中空部と前記中空部の側壁部分に設けられた屈曲部とを備えることにより、前記開口部と前記開閉部との間へ物体が挟みこまれる際に前記圧電センサの変形量を増大させることを特徴とした構成であるので、圧電センサが８０℃〜１００℃以上の高温でも感度低下がなく、かつ、加硫という煩雑な製造プロセスが不要となり、信頼性と実用性の高い挟み込み検出装置および開閉装置を提供することができるといった効果がある。
【００５４】
さらに、低温環境下でも開口部と開閉部との間に物体が挟み込まれる際に中空部と前記中空部の側壁部分に設けられた屈曲部とを備えた弾性体により圧電センサの変形量が増大するので、圧電センサの出力信号が大きくなり挟み込みを検出しやすくなるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の外観図
【図２】 図１のＡ−Ａ′位置における断面構成図
【図３】 同装置の圧電センサと弾性体の斜視図
【図４】 同装置の圧電センサの外観図
【図５】 同装置の圧電センサ、弾性体、及び判定手段の位置関係を示す構成図
【図６】 同装置のブロック図
【図７】 物体が挟み込まれた際の図１のＡ−Ａ′位置における断面構成図
【図８】 同装置の感圧部からの出力信号Ｖ、判定手段の判定出力Ｊ、モータへの印加電圧Ｖmを示す特性図
【図９】 実施例２の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図
【図１０】 実施例３の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図
【図１１】 実施例４の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図
【図１２】 実施例５の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図
【図１３】 実施例６の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図
【図１４】 実施例７の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図
【図１５】 実施例８の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の外観図
【図１６】 実施例９の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の外観図
【図１７】 実施例１０の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の外観図
【符号の説明】
１ 窓枠（開口部）
２ 窓ガラス（開閉部）
２ａ 電動サンルーフ（開閉部）
２ｂ 電動ドア（開閉部）
２ｃ 自動ドア（開閉部）
３ 圧電センサ
４ 判定手段
１０ 制御手段
１２ 弾性体
１３ 中空部
１４ 複合圧電体層
１５ 中心電極（電極）
１６ 外側電極（電極）
３６ 屈曲部

Claims (4)

1. 開口部と、前記開口部を開閉する開閉部と、前記開口部と前記開閉部の少なくとも一方に配設された圧電センサと、前記圧電センサの出力信号に基づき前記開口部と前記開閉部の間への物体の挟み込みを判定する判定手段とを備え、前記圧電センサは、非晶質塩素化ポリエチレンと結晶性塩素化ポリエチレンと圧電セラミック粉体とを均一に混合した混合組成物からなる複合圧電体層と、前記複合圧電体層を挟む複数の電極とを有し、前記圧電センサは弾性体を介して前記開口部と前記開閉部の少なくとも一方に配設され、前記弾性体は中空部と前記中空部の側壁部分に設けられた屈曲部とを備えることにより、前記開口部と前記開閉部との間へ物体が挟みこまれる際に前記圧電センサの変形量を増大させることを特徴とした挟み込み検出装置。
2. 請求項１記載の挟み込み検出装置を備え、判定手段の出力信号に基づき挟み込み判定時には挟み込みを解除するよう開閉部の開閉動作を制御する制御手段を有した開閉装置。
3. 開閉部が自動車のパワーウィンドウ、電動サンルーフ、電動ドアの少なくとも１つである請求項２記載の開閉装置。
4. 開閉部が列車、飛行機、建物の自動ドアである請求項２記載の開閉装置。

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